Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВКИ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при капитальном и текущем ремонте скважин, связанном с очисткой их забоя от песчаных и проппантовых пробок.

Известно устройство для очистки забоев буровых скважин, выбранное в качестве аналога, содержащее связанные посредством винтового поворотного приспособления с углом подъема винтовой линии, превышающим угол трения, коаксиально расположенные патрубки с рыхлителем на нижнем конце и колонной полых штанг - на верхнем, винтовое поворотное приспособление выполнено в виде многозаходного винта с направляющими штырями в верхнем патрубке и снабжено возвратной пружиной. Рыхлитель снабжен буровой коронкой с полостью, перекрытой плитой с обратным клапаном и гнездом и гидромониторными насадками вокруг гнезда (патент РФ №50594, МПК Е21В 37/00, опубликован 20.01.2006 г. ).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, низкая эффективность промывки и подъема разрушенных остатков пробки на поверхность.

Известно устройство для промывки забоя скважины, выбранное в качестве аналога, содержащее цилиндрический корпус с полостью и клапаном, имеющим возможность присоединения к трубной колонне. В корпусе выполнены торцевые и радиальные гидромониторные каналы для гидравлического сообщения указанной полости с затрубным пространством, расположенные под углом к оси корпуса. Клапан выполнен в виде шторки, шарнирно связанной с упорным кольцом. Кольцо герметично закреплено внутри корпуса устройства. Шторка имеет возможность плотного ее прижатия к упорному кольцу при нагнетании промывочной жидкости в трубную колонну и ее открытия при нагнетании промывочной жидкости в затрубное пространство. В шторке выполнены гидромониторные каналы (патент РФ №2271433, МПК Е21В 21/00, опубликован 10.03.2006 г. ).

Известно устройство для промывки забоя скважины, выбранное в качестве аналога, содержащее цилиндрический корпус с полостью, упорным кольцом и клапаном. Цилиндрический корпус имеет возможность присоединения к трубной колонне, при этом в упорном кольце корпуса выполнены гидромониторные каналы для гидравлического сообщения полости цилиндрического корпуса с затрубным пространством. Половина окружности нижнего торца цилиндрического корпуса выполнена в виде пилообразного рыхлителя, а другая половина оснащена косым срезом. В упорном кольце корпуса со стороны косого среза эксцентрично оси корпуса выполнено отверстие. В полости корпуса напротив отверстия установлен клапан, пропускающий снизу вверх и выполненный в виде клапанной клетки с шаром, установленным в отверстие упорного кольца (патент РФ №2529067, МПК Е21В 21/00, опубликован 27.09.2014 г. ).

Недостатком известных устройств является отсутствие возможности изменения режима истечения жидкости в зависимости от промывки рыхлой или более плотной пробки, необходимость переключения направления промывки на обратное для удаления продуктов разрушения.

Наиболее близким по технической сущности является перо гидромониторное типа ПГМ (http://www.sts-samara.ru/catalogue/pero-pgm.html), состоящее из переводника, в верхней части которого выполнена присоединительная резьба, корпуса, в котором установлена заглушка с боковыми отверстиями и вставка, пружины и воронки, во внутренней поверхности которой установлена форсунка. В форсунке выполнены сужающиеся, наклонные к центру отверстия для жидкости. Конструкция гидромониторного пера предусматривает два режима работы - свободную промывку и усиленную промывку.

Недостатком данного пера гидромониторного является недостаточная надежность работы из-за возможности забивания пружины продуктами разрушения. Также недостатком является то, что в режиме усиленной промывки истечение жидкости происходит через несколько каналов во вставке и далее - через несколько отверстий форсунки. Наличие нескольких отверстий для выхода жидкости, то есть увеличение суммарной площади отверстий, уменьшает эффективность разрушения пробки, так как при одинаковом расходе жидкости в основном трубопроводе разрушающая сила струи при истечении жидкости через несколько одинаковых гидромониторных каналов будет меньше, чем при выходе жидкости через один гидромониторный канал при определенном удалении от пробки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства и эффективности очистки забоя скважины.

Поставленная техническая задача решается устройством для промывки забоя скважины, содержащим корпус, заглушку с боковыми отверстиями, наконечник и возвратную пружину, при этом наконечник прикреплен к нижней части кожуха, установленного на корпусе с возможностью перемещения относительно последнего, возвратная пружина установлена между корпусом и кожухом, причем снизу возвратная пружина опирается на упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике кожуха, а сверху - в наружный выступ корпуса, над наконечником расположено седло для взаимодействия с заглушкой, соединенной с корпусом, во внутреннем канале заглушки закреплена трубка, верхний конец которой выполнен глухим, а в боковой стенке выполнены радиальные каналы, сообщающие внутреннюю полость трубки с полостью корпуса, нижний конец трубки оснащен гидромониторной насадкой.

Возвратная пружина может представлять собой кольцевую пружину.

Крепление наконечника к нижней части кожуха, установленного на корпусе с возможностью перемещения относительно последнего, установка возвратной пружины между корпусом и кожухом, причем опирание возвратной пружины снизу на упорное кольцо, установленное на внутреннем буртике кожуха, а сверху - в наружный выступ корпуса, обеспечивает защиту возвратной пружины от попадания продуктов разрушения, тем самым повышает надежность работы устройства.

Установка над наконечником седла для взаимодействия с заглушкой, соединенной с корпусом, крепление во внутреннем канале заглушки трубки, верхний конец которой выполнен глухим, а в боковой стенке выполнены радиальные каналы, сообщающие внутреннюю полость трубки с полостью корпуса, оснащение нижнего конца трубки гидромониторной насадкой обеспечивает в режиме усиленной промывки истечение жидкости с увеличенной скоростью через один гидромониторный канал, что повышает эффективность разрушения пробки.

На чертеже приведена схема устройства для промывки забоя скважины.

Устройство для промывки забоя скважины содержит корпус 1, к нижней части которого присоединена заглушка 2 с боковыми отверстиями 3, кожух 4, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса 1, наконечник 5, присоединенный к нижней части кожуха 1. Между корпусом 1 и кожухом 4 установлена возвратная пружина 6. В качестве возвратной пружины 6 может быть использована винтовая, кольцевая и другие виды пружин, а также манжеты уплотнений. В данном случае возвратная пружина 6 представляет собой кольцевую пружину, состоящую из чередующихся и опирающихся друг на друга разрезных упругих колец 7 и цельных колец 8, соприкасающихся коническими рабочими поверхностями. Возвратная пружина 6 опирается снизу на упорное кольцо 9, установленное на внутреннем буртике 10 кожуха 4, а сверху - в наружный выступ 11 корпуса 1. Над наконечником 5 установлено седло 12 для взаимодействия с заглушкой 2. Во внутреннем канале заглушки 2 закреплена трубка 13, верхний конец которой выполнен глухим. В боковой стенке трубки 13 имеются радиальные каналы 14 для сообщения внутренней полости 15 трубки 13 с полостью 16 корпуса 1. Нижний конец трубки 13 оснащен гидромониторной насадкой 17. Кольцевой зазор между корпусом 1 и кожухом 4 в верхней части уплотнен посредством втулки 18 и уплотнения 19. В верхней части установлен переводник 20 для соединения устройства с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ).

Устройство для промывки забоя скважины работает следующим образом.

Устройство соединяют с помощью переводника 20 с колонной НКТ (не показана) и спускают до пробки, которую нужно разрушить. Предусмотрены два режима работы устройства - свободная промывка (при рыхлом забое) и усиленная промывка (при наличии твердой проппантовой или песчаной пробки). При промывке рыхлого забоя возвратная пружина 6 находится в разжатом состоянии, обеспечивая зазор между заглушкой 2 и седлом 12. В НКТ нагнетают промывочную жидкость, которая поступает через боковые отверстия 3 заглушки 2, кольцевой зазор 21 между заглушкой 2 и кожухом 4 в проходной канал 22 наконечника 5 и далее - на пробку. Подъем промывочной жидкости с размытым шламом происходит через межтрубное пространство (на фиг. не показано). В случае образования в скважине твердой проппантовой или песчаной пробки, проходка, как правило, прекращается. Разгрузку колонны НКТ на устройство увеличивают, в результате чего наконечник 5, сжимая возвратную пружину 6, перемещается вверх. Разрезные упругие кольца 7 раскрываются в радиальном направлении и перемещаются, скользя по коническим поверхностям цельных колец 8, в результате чего высота возвратной пружины 6 уменьшается. Зазор между заглушкой 2 и седлом 12 перекрывается, и промывочная жидкость поступает через радиальные каналы 14 во внутреннюю полость 15 трубки 13, выходит с увеличенной скоростью через гидромониторную насадку 17 и разрушает твердую пробку. Наличие наконечника 5 позволяет повысить эффективность разрушения твердой пробки путем вращения колонны НКТ. По мере размыва пробки, нагрузка на устройство уменьшается, и возвратная пружина 6 возвращает наконечник 5 в исходное положение. При этом разрезные упругие кольца 7 сужаются до прежнего размера. Проходной канал 22 вновь открывается, скорость потока уменьшается, объем прокачки увеличивается. Промывочная жидкость с продуктами разрушения поднимается через межтрубное пространство на поверхность.

Таким образом, предлагаемое устройство для промывки забоя скважины позволяет повысить надежность работы устройства и эффективность очистки забоя скважины.